Анотація до роботи:

Потаніна Т.В. Удосконалення методів та моделей для автоматизації процесу керування розподілом навантажень між енергоблоками АЕС. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.07. – автоматизація процесів керування. – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків. – 2009 р.

Дисертація присвячена удосконаленню математичних методів, моделей та програмного забезпечення для автоматизованого керування розподілом навантажень між паротурбінними енергоблоками АЕС та підвищення за рахунок цього середньоексплуатаційної теплової економічності АЕС.

Запропоновано імітаційну модель енергоблока АЕС з реактором ВВЕР-1000. Отримано інтегральні експлуатаційні характеристики енергоблока АЕС з ВВЕР-1000, що враховують зміни параметрів основного та допоміжного устаткування під час їх експлуатації. Вирішено задачу оптимального розподілу навантажень між енергоблоками АЕС методом проекції градієнта Розена.

У дисертаційній роботі вирішена науково-прикладна задача оптимального розподілу навантажень між енергоблоками АЕС на основі імітаційного моделювання функціонального стану енергоблоків. Основні результати й висновки дисертаційної роботи полягають у наступному:

1. Проведено аналіз існуючих математичних моделей систем й устаткування енергоблоків електростанцій та методів оптимального розподілу навантажень між енергоблоками. Показано актуальність удосконалення моделей устаткування енергоблоків з метою досягнення одного рівня деталізації для них і створення на їх основі імітаційної моделі енергоблока, що дозволяє вирішувати задачі розподілу навантажень між енергоблоками електростанцій, а також інші задачі аналізу, управління й діагностики з метою підвищення ефективності й безпеки функціонування енергоблоків.

2. У результаті проведення аналізу теплових і гідравлічних процесів, що протікають у горизонтальних парогенераторах, системах конденсації та регенерації енергоблоків АЕС з водо-водяними енергетичними реакторами ВВЕР-1000, удосконалено методику й алгоритм побудови математичних моделей цих систем і устаткування з метою включення їх в імітаційну модель енергоблока; одержано залежність впливу змін теплових і гідравлічних параметрів теплоносія та робочої речовини на паропродуктивність горизонтальних парогенераторів ПГВ-1000 у вигляді регресійного рівняння, оцінки коефіцієнтів якого обчислюються в результаті статистичної обробки багатофакторного експерименту, проведеного на імітаційній моделі парогенератора.

3. Запропоновано імітаційну модель енергоблока АЕС з реактором ВВЕР-1000, що дозволяє визначати вплив змін теплових і гідравлічних параметрів основного й допоміжного устаткування енергоблока на техніко-економічні показники вироблення електроенергії зі ступенем точності, що відповідає вимогам експлуатаційного персоналу, а також автоматизувати процеси неоперативного управління режимами роботи енергоблоків.

4. Отримав подальший розвиток комплекс програм, що дозволяє у складі АСК ТП енергоблоків вирішувати задачі визначення експлуатаційних характеристик і оптимального розподілу навантажень між енергоблоками АЕС у залежності від їх функціонального стану зі ступенем точності, що відповідає вимогам експлуатаційного персоналу.

5. На імітаційній моделі енергоблока АЕС з ВВЕР-1000 проведено експеримент з метою дослідження залежності електричної потужності та питомої витрати теплоти від функціональних станів, що змінюються в процесі експлуатації основного й допоміжного устаткування енергоблоків. У результаті отримано інтегральні експлуатаційні характеристики енергоблока АЕС з ВВЕР-1000 з урахуванням параметрів парогенераторів, які змінюються в процесі експлуатації.

6. Поставлено у вигляді задачі нелінійного програмування з лінійними обмеженнями та сепарабельною цільовою функцією задачу оптимального розподілу електричних навантажень між енергоблоками АЕС і вирішено її методом проекції градієнта Розена, який було включено до складу програмного комплексу, що імітує функціональний стан енергоблока.

7. Результати роботи розглянуті та рекомендовані Харківським науково-дослідним інститутом комплексної автоматизації як матеріали для проектування нових АСК ТП енергоблоків АЕС і впроваджені у навчальний процес кафедри парогенераторобудування НТУ «ХПІ».

Публікації автора:

1. Потанина Т. В. Анализ математических методов и подходов к решению задачи оптимального распределения нагрузок между энергоблоками электростанций / А. В. Ефимов, Т. В. Потанина, Е. Д. Меньшикова, М. М. Межлумов // Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків : НТУ «ХПІ», 2004. – № 2. – С. 72–75.

Здобувачем проведено аналіз методів оптимізації, що застосовувалися для розв’язання задачі розподілу навантажень між енергоблоками електростанцій.

2. Потанина Т. В. Моделирование решения задачи поверочного расчета парогенератора АЭС с ВВЭР-1000 / А. В. Ефимов, Е. Д. Меньшикова, Т. В. Потанина, Т. А. Гаркуша // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків : НТУ «ХПІ», 2005. – № 29. – С. 15–20.

Здобувачем розроблено математичну модель розрахунку горизонтального парогенератора, яка призначена для включення її в імітаційну модель енергоблоків АЕС з ВВЕР-1000.

3. Потаніна Т. В. Алгоритмізація та програмування розрахунку горизонтального парогенератора для імітаційної моделі енергоблоку АЕС з ВВЕР-1000 / Т. В. Потаніна, О. В. Єфімов, О. Д. Меньшикова, Т. А. Гаркуша // Вісник Національного університету «Львівська політехніка» «Теплоенергетика. Інженерія довкілля. Автоматизація». – Львів : НУ «Львівська політехніка», 2006. – № 561. – С. 3–7.

Здобувачем розроблені логіко-структурна блок-схема математичної моделі та узагальнений ітераційний алгоритм розрахунку горизонтального парогенератора ПГВ-1000, а також програма, що реалізує алгоритм розрахунку.

4. Потанина Т. В. Анализ функционирования энергоблока АЭС с реактором ВВЭР-1000 на основе имитационного моделирования / А. В. Ефимов, Т. В. Потанина // Электронное моделирование. – К. : Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Пухова НАН України, 2007. – Т. 29. – № 1. – С. 115–120.

Здобувачем визначено методи розробки й реалізації єдиної імітаційної моделі технологічних процесів в основному й допоміжному устаткуванні енергоблоків АЕС з ВВЕР-1000.

5. Потанина Т. В. Разработка имитационной модели энергоблока АЭС с ВВЭР-1000 для решения задач анализа, управления и диагностики / А. В. Ефимов, Т. В. Потанина // Енергетика: економіка, технології, екологія. – К. : НТУУ «КПІ», 2006. – № 2. – С. 84–91.

Здобувачем для моделювання технологічної схеми енергоблока побудовано ієрархічно організовану структуру та розроблено технологічний орієнтований граф енергоблока АЕС.

6. Потанина Т. В. Разработка модели влияния изменения параметров теплоносителя и рабочего вещества на паропроизводительность парогенераторов ПГВ-1000 энергоблоков АЭС с ВВЭР-1000 / Т. В. Потанина, А. В. Ефимов // Вісник Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут». – Харків : НТУ «ХПІ», 2007. – № 9. – С. 60–65.

Здобувачем отримано регресійну модель, що описує залежність паропродуктивності горизонтального парогенератора ПГВ-1000 від зміни теплових і гідравлічних параметрів легководного теплоносія й робочої речовини.

7. Потанина Т. В. Применение метода проекции градиента для решения задачи оптимального распределения нагрузок между энергоблоками АЭС / А. В. Ефимов, Т. В. Потанина, И. С. Белов, Т. А. Гаркуша // Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків : НТУ «ХПІ», 2008. – № 1. – С. 89–96.

Здобувачем розроблено методику застосування методу проекції градієнта Розена для розв’язання задачі оптимального розподілу навантажень між енергоблоками АЕС.

8. Потаніна Т. В. Методи і підходи до створення імітаційної моделі енергоблоку АЕС з ВВЕР-1000 для рішення завдань аналізу, діагностики і оптимального управління / Л. Л. Товажнянський, О. В. Єфімов, Т. В. Потаніна, Т. А. Гаркуша // Науковий вісник Академії наук вищої освіти України «Енергетика та ресурсозбереження». – Харків : НТУ «ХПІ», 2008. – № 6 (32). – С. 19–33.

Здобувачем визначено коло задач, які можна розв’язувати за допомогою імітаційної моделі енергоблока АЕС з ВВЕР-1000.

9. Потанина Т. В. Управление распределением нагрузок между энергоблоками электростанций в условиях неопределенной информации об их состоянии / А. В. Ефимов, Т. В. Потанина // Автоматика-2005 : 12-а міжнар. конф. з автоматичного управління, 30 травня – 3 червня 2005 р., Харків : матеріали конф. – Х. : НТУ «ХПІ», 2005. – Т. 2. – С. 118.

Здобувачем розглянуто підходи до розв’язання задачі розподілу навантажень між енергоблоками електростанцій в умовах невизначеної інформації про їх стан.

10. Потанина Т. В. Модель горизонтального парогенератора в структуре имитационной модели энергоблока АЭС с ВВЭР-1000 / А. В. Ефимов, Т. В. Потанина, Е. Д. Меньшикова, Т. А. Гаркуша // Сучасні наукові дослідження – 2006 : ІІ міжнар. наук.-практ. конф., 20-28 лют. 2006 р., Дніпропетровськ : матеріали конф. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2006. – Т. 15. – С. 67–69.

Здобувачем проаналізовано можливості включення імітаційної моделі парогенератора ПГВ-1000 до структури імітаційної моделі енергоблока АЕС з ВВЕР-1000.

11. Потанина Т. В. Разработка имитационной модели энергоблока АЭС с ВВЭР-1000 для решения задач анализа, управления и диагностики / А. В. Ефимов, Т. В. Потанина // Моделирование – 2006: конференция, посвященная 25-летию основания Института проблем моделирования в энергетике им. Пухова НАН Украины и 90-летию со дня рождения ак. Г. Е. Пухова, 16-18 мая 2006 г., Киев : сб. трудов конф. – К.: ИПМЭ им. Пухова НАН Украины, 2006. – С. 217–220.

Здобувачем розроблено блок-схему програмного комплексу, який є програмною реалізацією імітаційної моделі енергоблока АЕС.